LVDC 배전계통의 CMV 및 서지 운용특성에 관한 연구 = A Study on Operation Characteristics of CMV and Surge in LVDC Distribution System

국문 초록 (Abstract)

최근, 신재생에너지 전원의 수용성을 증가시키기 위하여, 기존의 AC 배전망에 DC 배전기술을 적용하여 공급용량을 향상시키는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 기존의 AC 배전계통과 달리 DC 배전계통은 계통연계 및 전기설비 기술기준과 안전운용 절차 등이 미흡하여, DC 배전망의 전기적 위해요인에 대한 연구가 요구되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 LVDC 배전계통의 전기적 위해요인으로 평가되고 있는 CMV와 서지에 대한 발생 메커니즘을 제시하고, 전력계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 수배전반부, 메인컨버터부, 구간컨버터부, 전기적 위해요인발생장치부 등으로 구성된 LVDC 배전계통의 전기적 위해요인 평가 모델링을 수행하며, 이를 바탕으로 전기적 위해요인평가시험장치를 구현한다. 상기에서 제시한 모델링과 시험장치를 바탕으로 LVDC 배전계통의 전기적 위해요인의 특성을 평가한 결과, CMV는 부하용량과 기생 커패시턴스에 관계없이 메인컨버터의 정격전압의 3[%] 이내로 산정되어 전기설비에 악영향을 미치지 않음을 알 수 있지만, AC 및 DC측 보호기기의 차단 동작과 뇌격 등에 의한 서지는 부하의운용조건에 따라 전기설비의 절연내력(정격전압의 3배)을 초과할 수 있어, 안전성에 악영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, the researches have been actively carried out to apply DC to the existing AC distribution system to improve the hosting capacity of renewable energy source. However, researches on electrical hazards in DC distribution system are being required due to lack of technical guideline in grid connection and electric facility and safety operation procedure compared to the existing AC distribution system. Therefore, this paper presents a mechanism of CMV and surge in LVDC distribution system, which are one of important electrical hazards, and also performs modeling of electrical hazard evaluation which is composed of switchgear device, main and section converters and electrical hazard generator device using PSCAD/EMTDC S/W. Moreover, this paper implements the electrical hazard evaluation device based on the proposed modeling. From the simulation and test results based on the proposed modeling and test device, it is confirmed that CMV does not have a negative effect on electrical equipment, as it was calculated to be within 3[%] of the rated voltage of the main converter regardless of load capacity and stray capacitance. Additionally, it is found that surges caused by operation of circuit breaker in AC and DC protection devices and lightning strike may have a negative impact on safety, as it can exceed the insulation tolerance of electrical equipment depending on the operation conditions of the customer load.